JP2008276134A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成中に濃度調整用のテストパッチを形成しても、残留トナーによる画像品質の低下やプリントの生産効率の大幅低下を来たすことのない画像形成装置を提供する。
【解決手段】像形成制御部３１により画像形成部２０ｃに形成されたトナー画像が一次転写される中間転写体２１と、前記中間転写体２１上の残留トナー像を除去するクリーニング部２４と、濃度検出部２５が検出したテストパッチＴＰの濃度に基づいて画像濃度を調整する濃度調整部３０を備えた画像形成装置１で、前記像形成制御部３１は、前記画像形成部２０ｃへの画像形成タイミングを制御して、前記中間転写体２１上に隣接して転写されるトナー画像転写領域ＩＳの領域間にテストパッチＴＰを形成し、前記中間転写体２１に転写されたテストパッチ転写領域ＰＳを除いた領域にトナー画像転写領域ＩＳを位置させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成部に形成されたトナー画像が一次転写される中間転写体と、前記トナー画像が記録紙に二次転写された後の前記中間転写体上の残留トナー像を除去するクリーニング部と、前記画像形成部に形成され前記中間転写体に転写された濃度調整用のテストパッチの濃度を検出する濃度検出部と、前記濃度検出部により検出されたテストパッチの濃度に基づいて画像濃度を調整する濃度調整部と、前記画像形成部にトナー画像またはテストパッチを形成する像形成制御部を備えて構成される画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、画像品質を確保するため、所定のタイミングで、画像濃度調整用にテストパッチを形成し、前記テストパッチの検出濃度に基づいて、現像バイアスや入出力データ変換テーブル等の調整を行うキャリブレーションが実行される。

感光体に形成されたトナー画像が一次転写され、転写されたトナー画像が記録紙に二次転写されるように構成された中間転写ベルト等の中間転写体を備えた画像形成装置では、前記テストパッチは、前記中間転写体上に形成され、濃度検出された後、ファーブラシやブレード等のクリーニング装置により除去される。

前記クリーニング装置は、記録紙への二次転写の後、中間転写体に残留した少量のトナーを除去するように構成されており、残留トナーに較べて大量のトナーで形成されるテストパッチを一度のクリーニングで完全に除去することは難しく、不十分なクリーニング状態で画像形成処理を行うと、用紙の汚れや中間転写体周辺のトナー汚れを招くという問題があった。

そこで、特許文献１には、テストパッチの除去に必要なクリーニングに要する時間を短縮するために、クリーニング装置によるクリーニング時の中間転写体の回転速度を中間転写体のトナー汚れの程度に応じて変化させる画像形成装置が提案されている。
特開平５−１８８８３１号公報

ところで、多数枚の画像形成処理が連続して実行されると、画像濃度が変化して画像品質が低下する虞があるため、画像形成中であっても前記キャリブレーションを実行する必要がある。その際、用紙の汚れに対処すべく特許文献１で提案されたクリーニング技術を採用すると、クリーニング時に中間転写体の回転速度が変更されるため、キャリブレーション中は画像形成処理を実行することができず、プリントの生産効率が低下するという問題があった。

本発明の目的は、上述の問題に鑑み、画像形成中に濃度調整用のテストパッチを形成しても、残留トナーによる画像品質の低下やプリントの生産効率の大幅低下を来たすことのない画像形成装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による画像形成装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、画像形成部に形成されたトナー画像が一次転写される中間転写体と、前記トナー画像が記録紙に二次転写された後の前記中間転写体上の残留トナー像を除去するクリーニング部と、前記画像形成部に形成され前記中間転写体に転写された濃度調整用のテストパッチの濃度を検出する濃度検出部と、前記濃度検出部により検出されたテストパッチの濃度に基づいて画像濃度を調整する濃度調整部と、前記画像形成部にトナー画像またはテストパッチを形成する像形成制御部を備えて構成される画像形成装置であって、前記像形成制御部は、前記中間転写体上に隣接して転写されるトナー画像転写領域の領域間にテストパッチが形成されるように前記画像形成部へのテストパッチ形成タイミングを制御するとともに、前記中間転写体に転写されたテストパッチ転写領域を除いた領域にトナー画像転写領域が位置するように前記画像形成部への像形成タイミングを制御する点にある。

上述の構成によれば、中間転写体上に形成され記録紙に二次転写されるトナー画像転写領域を避けた領域に濃度調整用のテストパッチが形成されるため、画像形成中であっても画像濃度調整のキャリブレーションが実行可能であり、前記テストパッチが形成されたテストパッチ転写領域を除いた領域にトナー画像が形成されるため、記録紙に転写されるトナー画像に前記テストパッチの残留トナー像が重なって画像ノイズとして現れることを防止することができる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記像形成制御部は、前記クリーニング部による前記テストパッチ転写領域のクリーニングが完了するまでの間、前記テストパッチ転写領域を除いた領域にトナー画像転写領域が位置するように前記画像形成部への像形成タイミングを制御する点にある。

上述の構成によれば、少なくともクリーニングが完了するまでの間、トナー画像はテストパッチが転写された領域を除いた領域に形成されるため、記録紙に転写されるトナー画像に前記テストパッチの残留トナー像が重なって画像ノイズとして現れることを確実に防止することができる。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第二の特徴構成に加えて、前記像形成制御部は、前記クリーニング部による前記テストパッチ転写領域のクリーニング回数に基づいて、クリーニングが完了したか否かを判別する点にある。

中間転写体に形成された濃度調整用のテストパッチ領域のトナーは、クリーニング部を通過する度に除去されるため、一回で除去されない場合であっても、所定回数クリーニング部を通過することにより、画像形成に支障が生じないレベルにクリーニングされるようになる。従って中間転写体の汚れ状態を検出することなく、次の画像形成のためのクリーニング完了状態を判断することができるようになる。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第二の特徴構成に加えて、前記像形成制御部は、前記濃度検出部により検出されるクリーニング後の前記テストパッチ転写領域の残留トナー濃度に基づいて、クリーニングが完了したか否かを判別する点にある。

クリーニング後のテストパッチが、画像ノイズとして現れて画像品質を低下させることがない残留トナー濃度までクリーニングされた時点をクリーニングの完了とすれば、例えば、次の画像形成時期を適切に判断することができるようになる。

以上説明した通り、本発明によれば、画像形成中に濃度調整用のテストパッチを形成しても、残留トナーによる画像品質の低下やプリントの生産効率の大幅低下を来たすことのない画像形成装置を提供することができるようになった。

以下に、本発明による画像形成装置について複写機１を用いて説明する。

電子写真方式を採用する複写機１は、図２に示すように、液晶画面でなる表示部や複写動作等を起動するスタートキー等が配置された操作部１０と、原稿給紙台１１に載置された原稿を順次給紙して原稿画像を光電変換してデジタル画像データとして読み取る画像読取部１２と、画像読取部１２で読み取られたデジタル画像データを出力画像データに変換する画像処理部１３と、出力画像データに基づいてトナー画像を形成して記録紙に転写する画像出力部２と、記録紙上に出力されたトナー画像を加熱して定着させる定着部１５と、画像出力部２に給紙する記録紙を収容した収容部１４と、収容部１４から給紙された記録紙を搬送する搬送機構１６と、記録紙が排出される排紙部１７と、これらの機能ブロックを制御して複写機１としての処理を実行させるシステム制御部３とを備えて構成される。

画像出力部２は、図１に示すように、トナー画像を形成する感光体２０ｃを備えた画像形成部としての複数の感光体ユニット２０と、各感光体２０ｃに形成されたトナー画像を一次転写する中間転写体としての中間転写ベルト２１と、一次転写ローラ２０ｅと、中間転写ベルト２１を支持して所定の回転速度で回転させる支持ローラ２３と、収容部１４から給紙されてレジストローラで先端補正が行われた後、転写タイミングが調整されて給紙された記録紙に中間転写ベルト２１上のトナー画像を二次転写する二次転写ローラ２２と、トナー画像が記録紙に二次転写された後の中間転写ベルト２１上の残留トナー像を除去するクリーニング部としてのファーブラシ２４と、トナー濃度センサ２５等を備えている。

感光体ユニット２０は、中間転写ベルト２１の周方向に沿って四つ備えられ、各感光体ユニット２０は、上流側からマゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のトナーを備える。

各感光体ユニット２０は、全て同一に構成され、感光体２０ｃと、感光体２０ｃ表面を均一に帯電させる帯電チャージャー２０ａと、自身の備えるトナー色に対応する出力画像データに基づいて駆動される露光ヘッド２０ｂと、露光ヘッド２０ｂにより露光されて前記感光体２０ｃに形成された静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像装置２０ｄと、中間転写ベルト２１への一次転写の後、感光体２０ｃに残留したトナーを除去するクリーニング用のブレード２０ｆと、感光体２０ｃ表面を除電する除電ランプ２０ｇを備えている。

感光体ユニット２０の下流側には、中間転写ベルト２１に対向して濃度検出部としてのトナー濃度センサ２５が設けられ、画像出力部２によるキャリブレーション実行時に、図３（ａ）に示すように、感光体２０ｃに形成され中間転写ベルト２１に転写された濃度調整用のテストパッチの濃度が当該トナー濃度センサ２５により検出される。ここで、テストパッチＴＰとは、図３（ｂ）に示すように、各感光体ユニット２０が夫々の感光体２０ｃにベタ濃度や所定のハーフトーン濃度で形成した長方形のトナー画像を中間転写ベルト２１上に並べて転写したものである。

トナー濃度センサ２５は、図４に示すように、中間転写ベルト２１の法線方向に対して所定の傾斜角度で単一の偏光光を投光する投光部２５０と、前記法線方向に対して投光部２５０と反対側に配置され、中間転写ベルト２１からの反射光を前記投光光と同一の第１の偏光光と前記投光光と異なる第２の偏光光とに分離する偏光分離部２５１と、前記第１及び前記第２の偏光光を受光する第１及び第２の受光部２５２とを備えて構成され、前記第１及び前記第２の偏光光の光量差からトナー濃度を検出するように構成される。

システム制御部３は、ＣＰＵと、ＣＰＵにより実行される制御プログラムを格納するＲＯＭと、制御データ等を格納するＲＡＭと、各種センサ等からの信号を受信する入力ポートと、モータ等の各種駆動装置等へ制御信号を出力する出力ポート等を備えて構成される。

システム制御部３は、各部に複写機１としての所定の処理を実行させるための複数の制御部を備え、各制御部は、前記ＣＰＵ、前記ＣＰＵにより実行される制御プログラム及び関連するハードウェアにより実現される。

システム制御部３は、前記複数の制御部の一つとしてキャリブレーション制御部３０を備える。キャリブレーション制御部３０は、所定のタイミング、例えば、複写機１の電源投入時や所定枚数、例えば１０００枚の画像形成処理が終了したタイミングで、キャリブレーションを実行する。

さらに、キャリブレーション制御部３０は、画像形成動作中であっても、所定枚数、例えば８０枚の画像形成処理が終了する度に、画像形成を中断させることなくキャリブレーションを実行する。

キャリブレーション制御部３０は、感光体２０ｃにトナー画像またはテストパッチＴＰを形成する像形成制御部３０１と、トナー濃度センサ２５により検出されたテストパッチＴＰの濃度に基づいて画像濃度を調整する濃度調整部３００を備える。

濃度調整部３００は、トナー濃度センサ２５により検出されたテストパッチＴＰのトナー濃度と目標トナー濃度とを比較し、目標トナー濃度に対する検出濃度の差分が所定値以上のときに、トナーカートリッジの駆動装置を制御して現像装置２０ｄの現像槽へトナーを補給したり、現像バイアス電圧を調整し、目標トナー濃度に維持する。

画像形成中のキャリブレーション実行時及び実行後において、像形成制御部３０１は、図５（ａ）に示すように、中間転写ベルト２１上に隣接して転写されるトナー画像転写領域ＩＳの領域間にテストパッチＴＰが形成されるように感光体２０ｃへのテストパッチ形成タイミングを制御するとともに、中間転写ベルト２１に転写されたテストパッチ転写領域ＰＳを除いた領域にトナー画像転写領域ＩＳが位置するように感光体２０ｃへの像形成タイミングを制御する。

中間転写ベルト２１上のトナー画像が転写されない端部の一箇所には、トナー画像の位置確認用にマーカが施され、像形成制御部３０１は、前記マーカを反射型光センサにより検出してからトナー濃度センサ２５によりテストパッチＴＳの先端及び後端が検出されるまでの時間を計測して記憶することで、テストパッチ転写領域ＰＳの位置を管理しており、当該位置情報に基づいて像形成タイミングを制御するように構成される。

画像形成中の感光体２０ｃは所定の回転速度で回転するため、露光ヘッド２０ｂにより感光体２０ｃが露光されて静電潜像が形成されてから、中間転写ベルト２１に一次転写されるまでの時間は一定であり、像形成制御部３０１は、露光ヘッド２０ｂによる感光体２０ｃの露光タイミングを制御して、テストパッチ形成タイミングまたは像形成タイミングを調整する。

ここで、トナー画像転写領域ＩＳとは、中間転写ベルト２１において、一次転写されたトナー画像を二次転写する際に、転写ローラ２３により記録紙と圧接される領域であり、前記記録紙と同一サイズである。当該領域に形成されたトナー画像は全て前記記録紙に二次転写される。また、テストパッチ転写領域ＰＳとは、中間転写ベルト２１において、形成されたテストパッチＴＰの占める領域である。

像形成制御部３０１は、ファーブラシ２４によるテストパッチ転写領域ＰＳのクリーニングが完了するまでの間、テストパッチ転写領域ＰＳを除いた領域にトナー画像転写領域ＩＳが位置するように感光体２０ｃへの像形成タイミングを制御する。

画像形成中の中間転写ベルト２１は所定の回転速度で回転するため、トナー濃度センサ２５により、テストパッチＴＰが検出されてから、次に前記テストパッチＴＰのテストパッチ転写領域ＰＳが検出されるまでの時間は一定であり、像形成制御部３０１は、テストパッチＴＰが検出されてから所定時間経過後にトナー濃度センサ２５により検出されるクリーニング後のテストパッチ転写領域ＰＳの残留トナー濃度に基づいて、クリーニングが完了したか否かを判別し、残留トナー濃度が予め設定した所定濃度以下になり、クリーニングが完了したと判断すると、テストパッチ転写領域ＰＳとトナー画像転写領域ＩＳとの重なりに関係なく感光体２０ｃへの像形成タイミングを制御する。

例えば、一回目のクリーニングが行われたテストパッチ転写領域ＰＳの残留トナー濃度に基づいてクリーニングが完了したと判別すると、像形成制御部３０１は、図５（ｂ）に示すように、当該領域ＰＳ上にトナー画像転写領域ＩＳが位置する場合であっても、それを許容して、所定のスループットが確保されるように像形成タイミングを制御する。また、例えば、一回目のクリーニングが行われたテストパッチ転写領域ＰＳの残留トナー濃度に基づいてクリーニングが未完了であると判別すると、像形成制御部３０１は、図５（ｃ）に示すように、当該領域ＰＳ上を除いた領域にトナー画像転写領域ＩＳが位置するように像形成タイミングを制御し、二回目のクリーニングが行われたテストパッチ転写領域ＰＳの残留トナー濃度に基づいてクリーニングが完了したと判別すると、当該領域ＰＳ上にトナー画像転写領域ＩＳが位置する場合であっても、それを許容して、所定のスループットが確保されるように像形成タイミングを制御する。

以下に、画像形成中の画像出力部２でキャリブレーションが実行されるときの、像形成制御部３０１によるトナー画像及びテストパッチの形成動作について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。

一連のプリント中に、形成した画像枚数が所定枚数になると（Ｓ１）、像形成制御部３０１は、テストパッチ形成タイミングを制御して、トナー画像転写領域ＩＳの領域間にテストパッチＴＰを形成する（Ｓ２）。

トナー濃度センサ２５によりテストパッチＴＰの濃度が検出され（Ｓ３）、検出濃度に基づいてキャリブレーションが実行され（Ｓ４）、ファーブラシ２４によりテストパッチＴＰがクリーニングされる（Ｓ５）。

像形成制御部３０１は、像形成タイミングを制御してテストパッチ転写領域ＰＳを除いた領域にトナー画像転写領域ＩＳの位置を制御し（Ｓ６）、中間転写ベルト２１に出力画像データに基づくトナー画像を形成させる。

トナー濃度センサ２５によりテストパッチ転写領域ＰＳの残留トナー濃度が検出された後（Ｓ７）、ファーブラシ２４によりテストパッチ転写領域ＰＳがクリーニングされる（Ｓ８）。

像形成制御部３０１は、残留トナー濃度が所定濃度以下でなければ（Ｓ９の「Ｎ」）、クリーニングは未完了であると判別して、ステップ６からの制御を行い、残留トナー濃度が所定濃度以下であれば（Ｓ９の「Ｙ」）、クリーニングは完了したと判別して、像形成タイミングを制御してテストパッチ転写領域ＰＳ上にトナー画像転写領域ＩＳが位置するか否かにかかわらず、所定のスループットが維持されるように画像形成制御する（Ｓ１０）。

尚、上述の実施形態で説明した、画像形成処理中に行なわれるキャリブレーションでは、トナー濃度センサ２５により検出されたテストパッチＴＰの濃度に基づいて、トナーカートリッジから現像装置２０ｄへのトナーの補給量や、現像バイアス電圧を調整することにより、目標トナー濃度に維持するものを説明したが、キャリブレーションの具体的態様は、テストパッチの濃度を目標トナー濃度に維持するように調整するものであれば、このような構成に限定されるものではない。

また、電源投入時や所定枚数の画像形成処理が終了した定時のタイミングで行われるキャリブレーションは、上述と同様に構成されるものであってもよいし、これらに替えて、或は、これらに加えて画像データの入出力特性を変換する階調変換テーブルのテーブルデータを補正するものであってもよい。

以下に、別実施形態について説明する。

上述の実施形態では、中間転写ベルト２１の残留トナー像を除去するクリーニング部としてファーブラシ２４を用いるものを説明したが、これに限定するものではなく、クリーニングウェブやクリーニングブレード等他のクリーニング装置を用いるものであってもよい。

上述の実施形態では、中間転写体として中間転写ベルト２１を用いるものとして説明したが、これに限定するものではなく、中間転写ドラムを用いるものであってもよい。

上述の実施形態では、複写機１を用いて本発明についての説明を行ったが、本発明を、電子写真方式で、且つ、中間転写体を備えたプリンタや複合機等、複写機以外の画像形成装置に適用してもよい。

上述の実施形態では、像形成制御部３０１は、トナー濃度センサ２５により検出されるクリーニング後のテストパッチ形成領域ＰＳの残留トナー濃度に基づいて、クリーニングが完了したか否かを判別するものとしたが、ファーブラシ２４等による前記テストパッチ転写領域のクリーニング回数に基づいて、クリーニングが完了したか否かを判別するものであってもよい。

尚、上述した実施形態は何れも本発明の一実施例に過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計することができることは言うまでもない。さらに、上述の複数の実施形態を適宜組み合わせて構成しても良い。

画像出力部の説明図 複写機の外観図 （ａ）はテストパッチの説明図、（ｂ）はトナー濃度センサによるテストパッチの濃度検出の説明図 トナー濃度センサの説明図 （ａ）はトナー画像転写領域の位置制御の説明図、（ｂ）はトナー画像転写領域の位置制御の説明図、（ｃ）はトナー画像転写領域の位置制御の説明図 画像形成中の画像出力部でキャリブレーションが実行されるときの、像形成制御部によるトナー画像及びテストパッチの形成動作を説明するフローチャート

符号の説明

１：画像形成装置（複写機）
２：画像出力部
２０：感光体ユニット
２０ａ：帯電チャージャー
２０ｂ：露光ヘッド
２０ｃ：画像形成部（感光体）
２０ｄ：現像装置
２０ｅ：転写ローラ
２０ｆ：クリーニング用のブレード
２０ｇ：除電ランプ
２１：中間転写体
２２：転写ローラ
２３：支持ローラ
２４：クリーニング部（ファーブラシ）
２５：濃度検出部（濃度センサ）
３０：キャリブレーション制御部
３００：濃度調整部
３０１：像形成制御部

Claims (4)

1. 画像形成部に形成されたトナー画像が一次転写される中間転写体と、前記トナー画像が記録紙に二次転写された後の前記中間転写体上の残留トナー像を除去するクリーニング部と、前記画像形成部に形成され前記中間転写体に転写された濃度調整用のテストパッチの濃度を検出する濃度検出部と、前記濃度検出部により検出されたテストパッチの濃度に基づいて画像濃度を調整する濃度調整部と、前記画像形成部にトナー画像またはテストパッチを形成する像形成制御部を備えて構成される画像形成装置であって、
   前記像形成制御部は、前記中間転写体上に隣接して転写されるトナー画像転写領域の領域間にテストパッチが形成されるように前記画像形成部へのテストパッチ形成タイミングを制御するとともに、前記中間転写体に転写されたテストパッチ転写領域を除いた領域にトナー画像転写領域が位置するように前記画像形成部への像形成タイミングを制御する画像形成装置。
2. 前記像形成制御部は、前記クリーニング部による前記テストパッチ転写領域のクリーニングが完了するまでの間、前記テストパッチ転写領域を除いた領域にトナー画像転写領域が位置するように前記画像形成部への像形成タイミングを制御する請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記像形成制御部は、前記クリーニング部による前記テストパッチ転写領域のクリーニング回数に基づいて、クリーニングが完了したか否かを判別する請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記像形成制御部は、前記濃度検出部により検出されるクリーニング後の前記テストパッチ転写領域の残留トナー濃度に基づいて、クリーニングが完了したか否かを判別する請求項２記載の画像形成装置。

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